Simulation Thyristor an induktiver Last an Wechs - Home.hs ...

Prof. Dr. R. Kessler, HS-Karlsruhe, C:\ro\Si05\Andy\tephys\Bahm4\Thyri\Thyri3.doc, S. 1/3
Homepage: http://www.home.hs-karlsruhe.de/~kero0001/
Simulation Thyristor an induktiver Last an Wechselspannung,
zunächst mit Tephys, daraus die Simulation mit Matlab
Link zur Funktionsweise von Thyristoren:
http://de.wikipedia.org/wiki/Thyristor
Durch einen kurzzeitigen positiven
Spannungsimpuls uSt wird der vorher sperrende
Thyristor leitend. Dadurch fließt Strom i. Wenn der
Strom unterhalb des „Haltestroms iH“ absinkt, sperrt der
Thyristor wieder. Hier wird iH=0 angenommen.
u0
Thyristor
uSt
R
L
i
Tephys-Datei C:\kessler\thyri_1.txt
t=t+dt
u0=a0*sin(2*pi*f*t) { u0= Wechselspannung vom Netz }
uSt0=ja(u0)*ja(sin(2*pi*f*t-del*pi/180)) { uSt0=rechteckigre Steuerspannung: =1 für Winkel del
(in Grad) nach Nulldurchgang von u0 bis u0 negativ wird }
uCSt=uCSt+(uSt0-uCSt)*dt*f*50 { uCst=Kondensatorspannung eines von uSt0 gespeistes R-C-Glieds,
Zeitkonstante = 1/(f*50) }
uSt=(uSt0-uCSt)*ja(uSt0-uCSt) { uSt = Steuerspannung für Gate des Thyristors= positiver Wert
der Spannung am Widerstand dieses R-C-Gliedes }
ialt=i
{ alter Wert des Stromes}
FF=ja(ja(uSt)+FF*ja(ialt)) { FF= „FlipFlop“: wird auf Wert 1 gesetzt durch uSt und rückgesetzt
(=0) durch Nulldurchgang des Stomes i. Wenn FF >0 , dann leitet der Thyristor, sonst sperrt er }
i=FF*(i+(u0-R*i)*dt/L) { i= Strom durch Reihenschaltung von Thyristor , Widerstand R und Spule L }
Kommentar Thyristor Heft R23 S.52, 22.9. 19 97

Prof. Dr. R. Kessler, HS-Karlsruhe, C:\ro\Si05\Andy\tephys\Bahm4\Thyri\Thyri3.doc, S. 2/3
++++++++++++++++ jetzt Matlab: +++++++++++++++++++++++++++++++++
% Datei Thyri2.m
% clear;L=1;R=1;del=90;f=1;a0=2; dt=0.002; tmax=5;bild=1;Thyri2;
format compact;
% Tephys-Datei Thyri_3.txt (September 1997, Heft R23,Seite 52
%t=t+dt
%u0=a0*sin(2*pi*f*t)
%uSt0=ja(u0)*ja(sin(2*pi*f*t-del*pi/180))*ja(180-del)*ja(del)
%uCSt=uCSt+(uSt0-uCSt)*dt*f*50
%uSt=(uSt0-uCSt)*ja(uSt0-uCSt)
%ialt=i
%FF=ja(ja(uSt)+FF*ja(ialt))
%i=FF*(i+(u0-R*i)*dt/L)
Np=floor(tmax/dt);
tp= zeros(Np,1); u0p=tp; ip=tp; FFp=tp; uStp=tp; uSt0=tp;
%Startwerte:
i=0; uCSt=0; FF=0; t=0;k=0;
while t < tmax
u0=a0*sin(2*pi*f*t); % u0 = Netzspannung
uSt0= (u0>0)*((sin(2*pi*f*t-del*pi/180)) >0) *(180>del)*(del>0) ; % uSt0=Steuersignal,
% wird 1, wenn u0 >0 ist und wenn phasenverschobenem sinus > 0 wird,
% del muss im Bereich 0< del < 180 liegen dies ist neu , in Tephys noch nicht drin
uCSt=uCSt+(uSt0-uCSt)*dt*f*50; % Das Rechteck uSTt speist einen RC-Tiefpass
uSt= (uSt0-uCSt)* ((uSt0-uCSt) > 0); % ust sind die positiven Impulse des Hochpasses RC
ialt=i;
FF=( ((uSt > 0) + FF * (ialt >0 ))) >0;
i=FF * (i+ (u0 - R*i)* dt/L);
% Plotwerte speichern:
k=k+1; tp(k)=t; FFp(k)=FF; ip(k)=i; u0p(k)=u0;
uSt0p(k)=uSt0; uCStp(k)=uCSt; uStp(k)=uSt;
t=t+dt;
end;
figure(bild); clf; ofs=2; fa='k';
plot(tp,u0p,fa, tp,uSt0p+1*ofs,fa, tp,uStp+2*ofs,fa, tp,FFp+3*ofs,fa, tp,ip+4*ofs,fa ); grid on;
text(max(t),0,' u0'); text(max(t),ofs,' uSt0'); text(max(t),2*ofs,' uSt');
text(max(t),3*ofs,' FF'); text(max(t),4*ofs,' i');
S1=['bild ',num2str(bild)]; S2=[', L=',num2str(L)]; S3=[', R=',num2str(R)];
S4=[', del=',num2str(del)]; S5=[',a0=',num2str(a0)];S6=[', f=',num2str(f)]; S7=[', dt=',num2str(dt)];
tit=[S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7]; title(tit);

Prof. Dr. R. Kessler, HS-Karlsruhe, C:\ro\Si05\Andy\tephys\Bahm4\Thyri\Thyri3.doc, S. 3/3
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bild 1, L= 1, R= 1, del= 90,a0= 2, f= 1, dt= 0.002
8
6
4
2
0
i
FF
uS t
uS t0
u0
-2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
clear; L=1; R=1; del= 90; f=1; a0=2; dt= 0.002; tmax=5; bild=1; Thyri2;
Am Verlauf von FF erkennt man, dass der Thyristor durch uSt eingeschaltet wird, aber erst ausgeschaltet wird,
wenn der Strom i =0 wird.
10
bild 2, L=0.01, R=1, del=20,a0=2, f=10, dt=0.0002
8
6
4
2
0
i
FF
uS t
uS t0
u0
-2
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
clear; L=0.01; R=1; del=20; f=10; a0=2; dt=0.0002; tmax=0.5; bild=2; Thyri2;
10
bild 3, L=0.01, R=1, del=20,a0=2, f=50, dt=1e-005
8
6
4
2
0
i
FF
uS t
uS t0
u0
-2
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
clear; L=0.01; R=1; del=20; f=50; a0=2; dt=0.00001; tmax=0.05; bild=3; Thyri2;
Hier ist die Frequenz f=50 Hz. Es wird besonders deutlich, dass der Strom i noch einige Zeit während der
negativen Halbwelle von u0 fließt. Das wurde bei f= 10 Hz nicht so deutlich, vgl Bild 2
8
6
4
2
0
bild 4, L=1, R=1, del=190,a0=2, f=1, dt=0.002
weil hie del=190, wird der Thyristor NICHT eingeschaltet
i
FF
uSt
uSt0
u0
-2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
clear;L=1;R=1;del=190; f=1;a0=2; dt=0.002; tmax=5;bild=4;Thyri2;